LED TECHNOLOGIE, APLIKACE V NÁBYTKU A INTERIÉRU

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA Ústav nábytku, designu a bydlení

LED TECHNOLOGIE, APLIKACE V NÁBYTKU A INTERIÉRU BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Akademický rok: 2009/2010

Ján Josef

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: LED technologie, aplikace v nábytku a interiéru zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47 b zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s vyhláškou rektora MU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.

V Brně dne 18. 4. 2010

Ján Josef

Poděkování Děkuji vedoucímu mé bakalářské práce panu Ing. arch. Hynku Maňákovi za cenné rady, odbornou pomoc a podporu při realizaci práce. Dále děkuji panu Liboru Soumarovi z firmy Arnos s r.o. za odborné informace a poskytnuté materiály a firmě Wenzel spol. s r.o. za poskytnuté materiály a možnost fotodokumentace sortimentu svítidel.

Abstrakt Jméno: Ján Josef Název bakalářské práce: LED technologie, aplikace v nábytku a interiéru Bakalářská práce se zabývá vývojem technologie LED, jejími vlastnostmi a moţnostmi vyuţití. Hodnotí výhody a nevýhody tohoto světelného zdroje a vhodnost aplikace v jednotlivých typech osvětlení. Seznamuje s vlastnostmi LED svítidel, moţnostmi nastavení a regulace světla a následnými účinky tohoto umělého osvětlení na člověka. Porovnává parametry LED s ostatními typy úsporných světelných zdrojů a také s klasickou ţárovkou, včetně hodnocení dopadu na ţivotní prostředí. Ukazuje názorné příklady vyuţití LED k osvětlování nábytku, domácností i veřejných interiérů. Závěrem naznačuje moţný vývoj v nejbliţších letech, popisuje příbuzné technologie a jejich vliv na design svítidel a způsob vnímání umělého osvětlení. Klíčová slova: LED, osvětlení, světelný zdroj, umělé světlo, interiér, nábytkové svítidlo

Abstract Name: Ján Josef Title of bachelor thesis: LED technology, applications in furniture and interior The bachelor thesis deals with the development of LED technology, its characteristics and possibilities of use. Evaluate the advantages and disadvantages of the source and application suitability of different types of lighting. It introduces the characteristics of LED lighting, setting possibilities and light regulation and downstream effects of artificial light on humans. Compares the parameters of the LEDs with other types of energy-saving lamps and incandescent bulbs, including the impact on the environment. Shows illustrative examples of the use of LED lighting in furniture and private and public interiors. In conclusion suggests possible development in the coming years, describes the related technologies and their impact on the design of lighting and the way of perception of artificial lighting. Key words: LED, lighting, light source, artificial light, interior, furniture fitting

OBSAH I.

ÚVOD .................................................................................................................... 6

II.

CÍL PRÁCE.......................................................................................................... 7

III.

ANALYTICKÁ ČÁST ........................................................................................ 8

1. Charakteristika LED technologie, historie, parametry ................................... 8 1.1. Co je to LED ................................................................................................ 8 1.2. Jak LED funguje .......................................................................................... 9 1.3. Typy LED .................................................................................................. 11 1.4. Ţivotnost a stárnutí LED ........................................................................... 12 1.5. Řazení LED do barevných tříd .................................................................. 14 1.6. Podání barev (Ra) ....................................................................................... 15 1.7. Teplota chromatičnosti .............................................................................. 17 1.8. Ekologický zdroj světla ............................................................................. 17 2. Aplikace LED v jednotlivých typech osvětlení ................................................ 19 2.1. Fotometrické veličiny ................................................................................ 20 2.2. Typy osvětlení ........................................................................................... 21 3. Principy a ukázky aplikace LED v nábytku .................................................... 27 3.1. Nábytková LED svítidla ............................................................................ 27 3.2. Infračervené řídící vypínače a jednotky .................................................... 30 4. Ukázky aplikace LED v interiéru ..................................................................... 32 5. Vývoj technologie a možnosti v budoucnosti ................................................... 35 5.1. Vývoj LED ................................................................................................ 35 5.2. Technologie OLED.................................................................................... 35 IV.

ZÁVĚR ............................................................................................................... 39

V.

SUMMARY ........................................................................................................ 40

VI.

SEZNAM PUŽITÉ LITERATURY A CITACÍ ............................................. 41

VII. SEZNAM OBRÁZKŮ ....................................................................................... 43

I.

ÚVOD S vynálezem umělého osvětlení se člověk osvobodil od závislosti na denní

době. Jako umělé osvětlení vyuţíval člověk jiţ v pravěku oheň, ale opravdovou revoluci způsobil teprve vynález Thomase Alvy Edisona zvaný ţárovka. S řadou technologických vylepšení byl tento způsob přeměny elektrické energie vyuţíván více neţ 130 let a aţ do poslední doby nikoho příliš nezajímala asi pětiprocentní účinnost, s jakou tato přeměna probíhá. S rostoucí ţivotní úrovní a celkovým vývojem civilizace si člověk začíná uvědomovat dopady svého působení na přírodu a snaţí se jí chránit a sniţovat svou ekologickou zátěţ vůči ní. Stačí se v noci podívat z okna na osvětlené budovy a ulice a lehce dojdeme k závěru, ţe osvětlení tvoří nezanedbatelnou část ekologické zátěţe člověka vůči přírodě. Zájem na zdokonalování technologie LED je zřejmý. Vládní organizace mnoha států i samotní výrobci světelných zdrojů investují do výzkumu LED horentní sumy a zavazují se k plnění limitů stanovených mezinárodními úmluvami. Z výzkumů vyplývá, ţe 19% z globální spotřeby elektřiny připadá na osvětlení, coţ činí neuvěřitelných 2651 TWh za rok. Odhaduje se, ţe za pouţití ekologických světelných zdrojů, zejména LED, můţe být do budoucna uspořena více neţ třetina ze současné spotřeby elektřiny pro svícení.

6

II.

CÍL PRÁCE A METODIKA

Za cíl práce jsem si stanovil představení LED technologie, zhodnocení jejích vlastností a zdůvodnění, proč se jedná o technologii vhodnou k vyuţití v umělém osvětlení interiérů. Srovnávám vlastnosti LED s ostatními úspornými i klasickými světelnými zdroji a hodnotím dopad na ţivotní prostředí. Objektivně popisuji výhody i nevýhody diodových svítidel a jejich vyuţití v jednotlivých typech osvětlení. V závěru se zaměřuji na vývoj a vyuţití technologie LED a příbuzné technologie v blízké budoucnosti a na jejich vliv na design a funkci umělého osvětlení. Bakalářská práce je tvořena kompilační metodou, kdy propojuji literární rešerši s vlastními poznatky. Zdrojem informací byla odborná literatura, katalogy, firemní prezentace a odborné články na síti internet. Práce by měla poskytnout ucelený přehled o technologii LED a jejím vyuţití coby úsporného světelného zdroje k osvětlování interiérů.

7

III.

ANALYTICKÁ ČÁST

1. Charakteristika LED technologie, historie, parametry 1.1. Co je to LED Princip

fungování

elektroluminiscenční

diody

neboli

LED

(zkratka

z anglického Light Emitting Diode ), česky nesprávně nazývána LED dioda, protoţe v názvu dochází ke zdvojení slova dioda, objevil uţ v roce 1907 britský inţenýr Henry Joseph Round, ale první dioda byla vyrobena v roce 1962 firmou General Electric a byla červené barvy. Od jejího uvedení na trh jsou však neustále vyvíjeny nové základní materiály a zdokonalovány technologické procesy vedoucí k postupnému rozšíření sortimentu LED o další barvy vyzařovaného spektra, ke zvyšování jejich účinnosti a prodlouţení ţivota a stability světelných parametrů během svícení. Zvlášť v posledním desetiletí a posledních letech je zaznamenán nesmírně dynamický rozvoj diod. První diody vyzařovaly světlo červené barvy, po nich se v roce 1971 objevily diody se zelenou, oranţovou, ţlutou a nakonec modrou barvou. Všechny tyto typy se vyznačují velmi úzkou křivkou spektrálního sloţení.

Obr. 1 Emisní spektrum vybraných barevných LED

Doplnění sortimentu o modrou barvu v roce 1993 umoţnilo vyvinout i diody barvy bílé, zářící v celé viditelné oblasti světla. Tím se výrazně rozšířila oblast jejich pouţití včetně všeobecného osvětlení. 8

Z principu funkce světelné diody však nelze získat bílé světlo. Teprve doplnění sortimentu o modré LED, s podstatně odlišnou výrobní technologií, umoţnilo nakonec vyvinout i diody se světlem bílé barvy. Bílé světlo LED lze získat dvěma způsoby. První spočívá v klasickém přímém míšení světla červené, zelené a modré LED, kde je však zapotřebí vyuţívat náročný hardware a software (např. LED moduly, reklamní panely). Druhý způsob vyuţívá fosforescenci luminoforů. Vhodným luminoforem je ytrito-hlinitý granát aktivovaný cerem, který je buzen světlem modré diody, anebo třípásmový luminofor buzený zářením ultrafialové diody. Tento způsob je obdobný principu vzniku světla v klasických zářivkách. Tato varianta je energeticky úspornější a v porovnání s LED se třemi čipy i rozměrově menší, avšak ve výsledném světelném spektru je potlačena zelená a červená sloţka, coţ se projevuje horším podáním barev osvětlovaných předmětů. Kromě uvedených typů LED se rovněţ vyrábějí diody zářící v ultrafialové anebo infračervené oblasti spektra.1

1.2. Jak LED funguje Dioda je tvořena polovodičem s přechodem P-N. Prochází-li přechodem elektrický proud v propustném směru, přechod emituje světlo. To je způsobeno elektroluminiscencí, coţ je jev, který vzniká při průchodu elektrického proudu vhodným materiálem (luminoforem), kdy excitované elektrony v polovodiči přecházejí z vyšší energetické hladiny do niţší a přebytečnou energii uvolňují v podobě fotonů, tedy v podobě vyzařování světla. Pokud je dioda zapojena v nepropustném neboli závěrném směru, neprochází skrz přechod téměř ţádný proud a nevyzařuje ţádné světlo. Z tohoto důvodu se zapojují diody do stejnosměrného napětí. Většina LED má nízké průrazné napětí, takţe mohou být zničeny při zapojení do závěrného směru napětím o velikosti několika jednotek voltů. Proto je katoda ve většině případů odlišena od anody kratší délkou vývodu. Jednoznačně by měla být katoda označena výrobcem v katalogovém listu. Existují i diody, které jsou schopny pracovat se střídavým napětím. V takovém případě jsou ale rozsvíceny jen polovinu periody, ve které jsou polarizovány propustně. Periodicky se tak rozsvěcují a zhasínají s frekvencí zdroje střídavého napětí. 1

DVOŘÁČEK, Vladimír. Časopis Světlo 5/2009 [online]. [cit. 2010-03-25]. Dostupný z WWW:

9

Tato činnost je ovšem okem nepostřehnutelná, protoţe frekvence spínání můţe u diody dosahovat hodnoty aţ 100Hz. Krystal o rozměrech cca 1 mm3 je usazen na reflektoru, který světelný proud přesně usměrňuje. Konfigurace reflektoru určuje úhel vyzařovaného světelného svazku, který se u současně vyráběného sortimentu nachází v rozmezí 8° aţ 120°. Reflektor i krystal jsou zality do krytu z epoxidové pryskyřice, jehoţ barva je buď čirá nebo shodná s barvou vyzařovaného světla a je usazen na nosiči, do kterého jsou zavedeny kontakty.

Obr. 2, 3 detail LED a schematické znázornění K získání většího světelného toku lze pouţít několik krystalů zapojených do série nebo jeden krystal se zvětšenou plochou při současném zajištění účinného chlazení místa přechodu. Odběr proudu LED je různě vysoký a můţe se pohybovat v rozsahu od 2 mA (SMD-LED), přes 20 mA (standardní LED) aţ po 18 A (výkon dosaţený roku 2008 u vysoce výkonných LED). U diod s vyšším výkonem se často pouţívají i skleněné čočky pro usměrnění světelného toku a jsou vybaveny kovovým pláštěm, nejčastěji z hliníku, který odvádí přebytečné teplo a funguje tak jako chladič. Moderní polovodičové materiály pouţívané v současné době se skládají z velmi sloţitých kombinací vrstev. Nové materiály na bázi fosfidů india, galia a hliníku, dokonalejší a velmi náročné technologické postupy zajišťující vysokou čistotu výsledného produktu zvýšily účinnost LED, zlepšily jejich odolnost proti působení vyšší teploty a vlhkosti. Dále umoţnily zvýšit flexibilitu výrobního procesu, takţe ţluté, červené a oranţové LED lze vyrábět stejnou technologií a výslednou barvu řídit pouze finální úpravou upravující výslednou barvu spektra.2

2

viz poznámka č. 1

10

1.3. Typy LED Podle tvaru a výkonu rozlišujeme tři základní typy LED. Původní kloboukovitý tvar s průměrem 3, 5 nebo 8 mm byl navrhnut pro LED, které plnily indikační funkci. Jejich svítivost byla nízká a nebylo třeba řešit otázku chlazení. Své uplatnění nachází i v dnešní době a jsou hojně vyuţívány, ovšem pouze jako nízko výkonné světelné zdroje. Kvůli své konstrukci totiţ dioda není schopná dostatečného chlazení, neboť teplo je zde odváděno pouze po noţičce katody, na které je umístěn čip. Epoxidové pouzdro má spíš funkci tepelného izolantu. Proto by při vyšších výkonech docházelo k rychlému přehřívání čipu a jeho rychlé degradaci.

Obr. 4, 5 Různé tvary kloboukovitých LED S příchodem vysoce výkonných LED bylo tedy prvořadým úkolem vyřešit konstrukci LED tak, aby bylo zajištěno dostatečné chlazení čipu. Výsledný tvar diody je tak podřízen svému účelu a zdaleka nepřipomíná původní kloboukovité diody. Nový tvar působí masivněji, a to zejména kvůli zabudovanému chladiči, který se nachází přímo za čipem a odvádí teplo do zadní části diody, díky čemuţ je dále moţné navyšování výkonu, aniţ by byla ţivotnost čipu sniţována působením vysoké teploty. Ale i toto konstrukční řešení má své meze a je vyuţitelné pouze u LED s příkonem kolem 5 W.

Obr. 6, 7 Schematické znázornění a reálný tvar vysoce výkonné LED Konstrukce vysoce výkonných LED byla vypracována do extrému u diod s příkonem o velikosti desítek wattů. Zde chladič tvoří celou zadní část diody v podobě

11

kovové podloţky, na které je čip připevněn. Produkované teplo je tak rozváděné od diody po celé ploše chladiče. Svým tvarem připomíná pouzdro moderních procesorů výkonných počítačů. Tyto diody mají pro svou obrovskou svítivost vyuţití např. ve veřejném osvětlení nebo v reflektorech.

Obr. 8 Vysoce výkonná LED s příkonem 50 W a svítivostí 3250 lm Zcela opačným směrem se ubíral vývoj dalšího typu diod, takzvaných SMD LED. SMD (surface mount device) je společné označení pro elektronické součástky miniaturních rozměrů určených pro povrchovou montáţ na plošné spoje. Výkon i svítivost těchto diod jsou velice malé, přesto jsou jako světelné zdroje velice vyhledávané a tvoří značný podíl na trhu s LED svítidly. Kvůli svým rozměrům jsou ideální pro montáţ svítících LED pásků. Díky dalším elektronickým součástkám instalovaným na plošném spoji pásků a vyuţití LED různých barev je moţné u těchto svítidel regulovat barvu světla, jeho intenzitu i různé světelné efekty. Je tak moţné vytvářet náladové a dekorativní osvětlení různé délky a různých tvarů s variabilními funkcemi.

Obr. 9, 10 SMD LED a její aplikace na barevném LED pásku

1.4. Životnost a stárnutí LED Jako ţivotnost jedné LED je označován čas, po kterém původní světelný výkon klesne na definovanou hodnotu z počáteční hodnoty. Definovaná hodnota je zmíněná 12

záměrně, neboť se nejedná o oficiálně stanovenou normu, kterou by se měli výrobci řídit. Naopak rozdíly v tomto důleţitém parametru jsou značné. Zatímco renomovaní výrobci kvalitních LED označují za limitní hodnotu 70% z původní hodnoty světelného výkonu, výrobci méně kvalitních produktů, často z Číny, uvádějí jako limitní hodnotu 50% z původního světelného toku LED. Snaţí se tak navodit dojem, ţe se jedná o stejně kvalitní výrobek, jenţe téměř čtvrtinový rozdíl v uváděné ţivotnosti se dříve nebo později projeví a doplatí na to zákazník.

Obr. 11 Porovnání svítivosti originálního LED svítidla a kopie po 3 měsících provozu Nutno podotknout, ţe zmiňované hodnoty ţivotnosti LED nejsou zatím v praxi ověřeným a podloţeným údajem, ale jsou vypočítávány matematickými modely na základě testování svítidel v laboratorních podmínkách, které se mohou diametrálně odlišovat od podmínek běţných, provozních. Proto jsou v praxi reálné střídmější odhady ţivotnosti (asi 25000 aţ 30000 hodin). Svítivost LED postupně klesá, ale zpravidla se nepokazí ze dne na den. Jsou necitlivé vůči otřesům a nemají duté těleso, u kterého by hrozila imploze. Ţivotnost závisí na kvalitě příslušného polovodiče a podmínkách provozu. Mezní teploty se pohybují mezi 85 °C aţ 100 °C a jejich překročení má velmi negativní vliv na ţivotnost diody i na rychlost poklesu jejího světelného toku. Tuto skutečnost je nutné vzít v úvahu, jak při konstrukci a výrobě vlastní diody, tak při jejím pouţívání v konkrétních podmínkách provozu. Interval provozní teploty je jinak dosti široký, a to od - 30 °C aţ do + 60 °C.

13

Obr. 12 Závislost parametrů LED na teplotě okolí Stárnutí LED je v prvé řadě způsobeno vznikem poruch (chybných míst) v krystalové mříţce polovodiče. Obvykle jsou způsobeny působením vysoké teploty. Tato poškozená místa se jiţ neúčastní výroby světla, vznikají tak nesvítivé, nezářivé přechody. U LED plněných nitridem galia dochází v modré a UV části spektra k zákalu a případně i k zakalení plastového pouzdra. Proto se u vysoce výkonných LED zhotovuje světlo-propustná část ze silikonu, aby bylo dosaţeno ţivotnosti aţ 100 tis. hodin.

1.5. Řazení LED do barevných tříd Při výrobě jednoho typu LED u jednoho výrobce vznikají u výsledného produktu barevné rozdíly, protoţe se jednotlivé krystaly polovodiče přeci jen trochu mohou lišit a při průchodu elektrického proudu dochází k vyzařování světla rozdílné barvy. V praxi tak můţeme pozorovat, ţe ve svítidle s více LED svítí jedna více teplou bílou a druhá spíše chladnou bílou barvou. Výrobci proto provádějí po ukončení výrobního procesu zatřídění kaţdého kusu do detailně odstupňovaných barevných tříd. Čím je rozpětí barevné odchylky uţší, tím je výsledný produkt draţší. Toto rozdělení do barevných tříd se nazývá BINNING. Co se týče barvy bílého světla, nerozlišujeme u LED zdrojů, ve které oblasti míchání barev se bílá vyskytuje. Rozhodující je, jakou má teplotu barevného zabarvení při jmenovitém průchodu proudu.

14

Obr. 13 Příklad binningu barevných LED

1.6. Podání barev (R a ) Vjem barvy určitého předmětu je v zásadě podmíněn jednak spektrálním sloţením záření zdroje osvětlujícího předmět, jednak spektrálním činitelem odrazu či prostupu pozorovaného předmětu. Vjem barvy je však ovlivněn i samotným zrakem, a to s ohledem na různou citlivost k jednotlivým barvám i s ohledem na stav adaptace zraku podle převládajícího druhu osvětlení zorného pole. Vzhledem k dlouhodobému zvyku člověka na barevný vzhled předmětů v denním (přírodním), ale také v ţárovkovém světle se tato okolnost často stává i vţitou představou a vjem barvy předmětu v přírodním, resp. ţárovkovém světle se běţně povaţuje za normální. Proto při pozorování předmětů ve světle výbojových zdrojů (s velmi odlišným spektrálním sloţením v porovnání s teplotními zdroji) můţe dojít ke značnému zkreslení vjemu barev osvětlených předmětů. Problémy vznikají v rozlišování barev a zejména v přizpůsobení barvy vyráběného předmětu barvě standardu a to jak v běţném ţivotě, tak i v obchodě a průmyslové výrobě.3 Vliv spektrálního sloţení světla zdrojů na vjem barvy osvětlených předmětů charakterizuje podání barev. Vjem barvy se přitom vědomě či nevědomě srovnává s jejich vzhledem ve světle smluvního či obvyklého zdroje světla. Při takto pojatém hodnocení barev se v souladu s doporučením Mezinárodní komise pro osvětlování neuvaţují ani estetické, ani psychologické vlivy. K číselnému

3

HABEL, Jiří. Časopis Světlo 6/2009 [online]. [cit. 2010-03-25]. Dostupný z WWW:

15

ocenění se vyuţívá index podání barev Ra, který vyjadřuje stupeň shodnosti vjemu barvy předmětů osvětlených uvaţovaným zdrojem a barvy týchţ předmětů osvětlených smluvním zdrojem světla za stanovených podmínek pozorování. Metoda hodnocení je zaloţena na číselném vyjádření rozdílu vjemu barvy vybraného souboru osmi aţ čtrnácti barevných vzorků při postupném osvětlení uvaţovaným a smluvním zdrojem.4 Index barevného podání Ra různých světelných zdrojů Světelný zdroj Index Ra Žárovka – „pravé“ denní světlo 100 Zářivka „denní světlo“ >90 Kompaktní zářivky, LED 80-89 Zářivky – „univerzální bílá“ 70-79 Halogen-metalická lampa 60-69 Vysokotlaká rtuťová výbojka 40-59 Vysokotlaká sodíková výbojka 20-39 Nízkotlaká sodíková výbojka <20

Obr. 14 Tabulka indexu barevného podání u různých světelných zdrojů Hodnota indexu podání barev Ra můţe být v rozmezí od 0 do 100. Ve světle teplotních zdrojů a v přírodním (denním) světle se barvy předmětu vnímají nejvěrněji, čemuţ odpovídá Ra = 100. Naopak v monochromatickém ţlutém světle nízkotlakých sodíkových výbojek se barvy nerozlišují vůbec, a tedy Ra = 0. V současnosti se ve většině interiérů poţaduje Ra > 80, a to i ve většině pracovních prostorů (podle ČSN EN 12464).5 Obývací pokoje, loţnice apod. nekladou takové nároky na barevné podání a můţeme se zde řídit i snahou o vytvoření příjemné atmosféry. U diod s třípásmovým luminoforem se UV záření vlastní diody ve spektru neprojevuje a výsledný index podání barev Ra dosahuje hodnot nad 80.6

4

viz poznámka č. 3 viz poznámka č. 3 6 viz poznámka č. 1 5

16

1.7. Teplota chromatičnosti Důleţitým parametrem nejen LED světelných zdrojů ale i všech ostatních, je barevná teplota neboli teplota chromatičnosti (Tcn) charakterizující spektrum bílého světla. Světlo určité barevné teploty má barvu tepelného záření vydávané černým tělesem zahřátým na tuto teplotu.7

Obr. 15 Stupnice teploty chromatičnosti Barevná teplota se měří v Kelvinech (K). Na zobrazené stupnici dosahuje například svíčka hodnoty kolem 1800 K, ţárovka nebo slunce při východu a západu 2800 K, obvyklé denní světlo 5000 K, jasné polední světlo 6000 K, hodnota standardizovaného denního světla je 6500 K. Umělé světelné zdroje včetně LED se svými hodnotami barevné teploty přizpůsobují těmto přirozeným zdrojům světla, na které je člověk zvyklý a kterými je během dne obklopen. Při vnímání a poznávání okolního světa je důleţitá barva světla a barevné podání světlem a to nejen z hlediska estetického. Účinky barvy světla, barevného podání světlem a barevnosti prostorů navzájem souvisí. Vytvoření barevného klimatu prostoru odpovídajícího účelu v souladu se záměry architekta, lze vytvořit jen vyuţitím této vazby.8

1.8. Ekologický zdroj světla Je zřejmé, ţe nadvláda technologie více neţ sto let staré musela dříve či později skončit. Dny pouţívání klasické ţárovky jsou sečteny a pomalu se blíţí ke konci. Evropský parlament schválil nařízení, podle kterého je od 1. září 2009 postupně ukončována výroba světelných zdrojů, které nebudou splňovat limity dané tímto nařízením. Pomalu je tak ukončen prodej ţárovek s příkonem nad 80 W a budou následovat i ţárovky 60 W, 40 W, atd. Jako náhrada samozřejmě existují různé druhy světelných zdrojů od halogenových lamp, přes lineární a kompaktní zářivky, nízkotlaké a vysokotlaké výbojky, aţ po LED. 7

8

Wikipedia [online]. [cit. 2010-04-04]. Dostupný z WWW: CHALUPSKÝ, Ladislav. [cit. 2010-04-04]. Světlo a svítidla. SNTL Praha, 1981, 1. vyd. 164 str. ISBN

04-314-81.

17

Oproti ostatním světelným zdrojům mají LED mnohé výhody a přednosti, ale také nedostatky. Diody získávají výhodu uţ při výrobě, kdy není pouţito ţádných nebezpečných materiálů, jako např. rtuť pouţívaná u zářivek nebo wolfram z klasických ţárovek. Nemají negativní vliv na ţivotní prostředí ani během provozu, ani po skončení jejich ţivotnosti, navíc je značná část pouţitých materiálů recyklovatelná. Bezesporu nejdůleţitější vlastností diod je jejich ţivotnost, kdy výrobci v současnosti uvádějí hodnoty 20.000 aţ 100.000 provozních hodin, oproti zářivce (8.000 aţ 20.000 hodin) nebo ţárovce (1.000 aţ 4.000 hodin), coţ je více neţ desetinásobná hodnota. To předurčuje aplikaci LED na místech obtíţně dostupných pro údrţbu.9 Neméně důleţitá je nízká energetická náročnost LED ve srovnání se zářivkami a ţárovkami. Účinnost nejnovějších LED prezentovaných na veletrzích je asi 120 lm/W. Zářivka dosahuje hodnot asi 60 – 80 lm/W a ţárovka zhruba 20 lm/W.

Obr. 16 Srovnání energetické účinnosti u různých světelných zdrojů Teoretické moţnosti zvyšování účinnosti přeměny elektrické energie na světelnou předurčují světelné diody k obsazení velmi významného místa mezi základními skupinami světelných zdrojů. O důleţitosti těchto světelných zdrojů svědčí například skutečnost, ţe v Japonsku je vývoj bílých LED zahrnut do vládního programu zaměřeného na sniţování emisí skleníkových plynů včetně CO2, k němuţ se japonská vláda zavázala v Kjótském protokolu v roce 1998. Cílem je dosáhnout měrného výkonu LED přibliţně 120 lm/W jiţ v nejbliţší budoucnosti, přičemţ do roku 2025 je plánováno dosáhnout hodnoty aţ 250 lm/W.10

9

E-light.cz [online]. [cit. 2010-03-29]. Dostupný z WWW: < http://www.e-light.cz/news/view.php?id=157> viz poznámka č. 1

10

18

Hlavním

limitujícím

faktorem

dosaţení

příznivého

poměru

světelný

výkon/cena je v současné době cena krystalu základního polovodiče. Přestoţe jsou celkové provozní náklady diodových svítidel v dlouhodobém měřítku značně niţší, počáteční investice do nákupu takovýchto svítidel je v současnosti dost vysoká. Orientačně lze odhadnout, ţe řešení osvětlení pomocí výkonných LED svítidel vyjde oproti jiným druhům osvětlení (zářivky, výbojky, ţárovky) obvykle o řád více. Například pokud se jedná o ţárovkové svítidlo v ceně 1.000 Kč, pak obdobné řešení v podobě LED se srovnatelným světelným výkonem vyjde včetně propojovacího příslušenství na 5.000 Kč aţ 10.000 Kč. I kdyţ tedy v současnosti uţ existují LED svítidla výkonem dostačujícím pro uplatnění jako hlavní způsob osvětlení interiéru, takovéto řešení se zatím nevyuţívá kvůli obrovským pořizovacím nákladům. Mnohem více se LED kombinuje s jinými způsoby úsporného osvětlení a začleňování diodových svítidel je i přes obrovskou expanzi této technologie postupné a plynulé. Dalším problémem je prozatím nedostatečná různorodost typů a designů samotných svítidel s výkonnými LED.

2. Aplikace LED v jednotlivých typech osvětlení

Svítidla je moţné třídit či dělit podle mnoha různých hledisek, z nichţ následně jsou zmíněná jen ta hlavní. Z hlediska světelně technického se obvykle dělí podle rozloţení světelného toku, přičemţ hlavní skupiny jsou svítidla pro osvětlení přímé, polopřímé, polonepřímé, nepřímé, přímo-nepřímé, směrové.11 Ve veřejných i soukromých interiérech vyuţíváme k umělému osvětlení různých typů svítidel, které rozlišujeme podle toho, k jakému účelu slouţí. Kaţdý typ osvětlení tak musí splňovat specifické podmínky a mít specifické parametry.

11

MONZER, Ladislav. [cit. 2010-03-31]. Osvětlení a svítidla v bytech. vyd. Grada Publishing, 1998. 136 str.. ISBN 80-7169-620-X

19

2.1. Fotometrické veličiny Fotometrie je část optiky, která zkoumá světlo z hlediska jeho působení na zrakový orgán. Veličiny, které určují velikost tohoto působení na lidské oko, se označují jako fotometrické veličiny.12 Aby bylo moţné posoudit jednotlivé zdroje z hlediska jejich vlastností a definovat jasně a přesně potřeby na osvětlení, musely vzniknout jednotky, které popisují základní vlastnosti zdrojů světla. Tyto jednotky pouţíváme tehdy, kdyţ potřebujeme posoudit vhodnost toho kterého zdroje světla pro daný účel.13 Intenzita osvětlení Vyjadřuje velikost světelného toku dopadajícího na jednotku plochy. Jednotkou je 1 lux (lx), coţ je zjednodušeně 1 lumen světelného toku dopadající na plochu 1 m2. V přesnější definici osvětlení způsobené bodovým zdrojem o svítivosti 1 kandely (cd) na kulové ploše 1 m2.14 Svítivost Svítivost vyjadřuje podíl světelného toku vyzářený v daném směru. Jednotka je 1cd. Je to základní jednotka světla v soustavě SI.15 Světelný tok Světelným tokem rozumíme velikost světelné energie, kterou zdroj vyzařuje nebo která dopadá na určitou plochu či část prostoru. Jednotka je 1 lumen (lm) Výkon světelného zdroje U elektrických zdrojů podíl vyzařovaného světelného toku a příkonu zdroje. Jednotka je lumen na Watt (lm/W).16

12

Wikipedia [online]. [cit. 2010-04-03]. Dostupný z WWW: FKtechnics. [online]. [cit. 2010-04-03] Dostupný z WWW: 14 viz poznámka č. 9 15 viz poznámka č. 9 16 viz poznámka č. 9 13

20

2.2. Typy osvětlení Hlavní osvětlení Hlavní osvětlení zajišťuje dostatečnou intenzitu osvětlení v interiéru. V mnoha případech tuto funkci zastává v dnešní době uţ zastaralé řešení pomocí středového lustru. Jako náhrada lustrů se pouţívají stropní svítidla s několika světelnými zdroji, u kterých je moţno dle poţadavků řídit směr světla. Další moţností jsou pak rovnoměrně rozmístěná stropní bodová svítidla. Poţadavek na intenzitu osvětlení v interiéru je 100 lx a hodnota indexu podání barev by měla být Ra = 80. Hlavní osvětlení je vhodné vybavit funkcí stmívání pro plynulé řízení světla.

Obr. 17 - 19 Schéma a skutečný tvar LED ţárovky s paticí E27 Vyuţití LED v tomto typu osvětlení je v dnešní době velice spekulativní. Přes veškerá tvrzení prodejců, ţe dnešní vysoce výkonné LED jsou jiţ schopny nahradit klasickou ţárovku, je realita poněkud jiná. Srovnáme-li hodnoty světelného toku v současnosti nejvýkonnějších LED ţárovek o příkonu 7 W, zjistíme, ţe odpovídají hodnotám světelného toku vyzařovaného 40 W klasickou ţárovkou. Pokud tedy chceme uvaţovat o řešení hlavního osvětlení pomocí LED, v ţádném případě nebude dostačující výměna jedné ţárovky v lustru za LED ţárovku. Reálnější variantou je tedy vyuţití LED ve větším počtu stropních bodových svítidel nebo ve stropním svítidle s více světelnými zdroji. Oproti klasické ţárovce nejsou LED ţárovky všesměrovým zdrojem světla, protoţe světlo vyzařují v úhlu 40° aţ 180°. To ovšem u stropních svítidel nevadí, naopak je světlo směřováno pouze do prostoru, kde je potřebné.

21

Obr. 20 Porovnání provozní teploty u klasické ţárovky a halogenové ţárovky a jejich ekvivalentu v podobě LED světelných zdrojů Existují také inovativní řešení hlavního osvětlení pomocí svítidel osazených vysoce výkonnými LED diodami, ale i v tomto případě se jedná o velice nákladné a zatím ne příliš efektivní řešení, které bude přístupnější aţ za několik let vývoje technologií.

Obr. 21 Závěsné svítidlo o výkonu LED 3 x 7,5W

Pracovní osvětlení Při pracovní činnosti je vyţadováno kvalitní osvětlení s intenzitou 500 lx aţ 2000 lx a indexem Ra > 80 (u některých činností je vyţadován index Ra > 90), při kterém není tolik unavován zrak. Stolní LED lampy, které jsou v současnosti nabízeny na trhu, splňují pouze spodní limity těchto poţadavků, a proto jsou vhodné pouze na lehčí pracovní činnost, jakou je práce na počítači, kreslení, krátkodobé čtení, atd. Další moţností je vyuţití stolních svítidel, kde můţeme zaměnit klasickou ţárovku za LED ţárovku. Zde je vhodné zváţit, zda se investice do LED ţárovky vyplatí, či zda není vhodnější koupit nové úsporné stolní svítidlo.

22

Obr. 22, 23 Ukázka stolních LED svítidel

Dekorativní (náladové) osvětlení Dekorativní osvětlení se vyuţívá v interiéru k vytvoření příjemné atmosféry, k nasvětlení uměleckých děl a dekorativních objektů. Dále se vyuţívá při sledování televize, kdy nasvětlením prostoru za televizí tlumí kontrast mezi světlem z televize a tmavým prostředím okolo a šetří tak zrak a oddaluje jeho únavu. Na dekorativní osvětlení nejsou kladeny poţadavky v intenzitě osvětlení ani v podání barev.

Obr. 24 - 26 LED svítidlo Living colours s dynamickým řízením barvy světla Právě v této skupině mají LED svítidla největší zastoupení. Existuje nepřeberné mnoţství svítidel lišících se v tvaru, funkci, účelu, výkonu a dalších parametrech. Jelikoţ se jedná o osvětlení spíš na okrasu, je velice pozitivní fakt, ţe vyuţívané LED mají nesrovnatelně niţší spotřebu neţ jiné typy osvětlení a přitom mají lepší světelné vlastnosti.

23

Zejména barva světla, která je diodami podávána zcela nezkresleně a v plné sytosti, je naplno vyuţívána v LED svítidlech nejen v komerčních řešeních interiérů, ale čím dál více se uplatňují i v soukromé sféře. Malé rozměry diod a nízké hodnoty napájení dovolují miniaturizaci těchto svítidel, díky čemuţ vznikají nenápadná řešení s velkými moţnostmi.

Obr. 27 Schéma instalace softwarově řízeného LED osvětlení podle firmy OSRAM Nejen sloţité osvětlovací LED moduly, ale uţ i jednoduché LED svítidla jsou snadno regulovatelné, buď pomocí ovladače nebo přes software v počítači, čímţ získáme rychlou a plnou kontrolu nad vzhledem a náladou v interiéru. Nejpouţívanějšími LED svítidly u tohoto typu osvětlení jsou pásky, panely, bodová svítidla a specifická svítidla.

Obr. 28, 29 Bodové dekorativní LED osvětlení v interiéru Profesionální řešení dekorativního osvětlení pomocí LED panelů nabízí v dnešní době obrovské moţnosti a rozvíjí funkci osvětlení do nové roviny. Tyto LED panely jsou vybaveny čipem řídícím přenos informací a umoţňujícím přehrávání videosekvencí, textu, či vytváření sloţitých barevných a světelných efektů, čehoţ se hojně

vyuţívá

ve

veřejných

interiérech

nejen

zábavních

podniků

ale

i v reprezentativních prostorech a také v reklamě. Díky povrchové úpravě můţe LED panel ve vypnutém stavu plnit funkci zrcadla nebo dekorativní funkci čisté plochy. 24

Uvedené řešení je ovšem hodně nákladné, tudíţ se vyuţívá hlavně v komerční sféře, zato ale nabízí provozovateli mnoho funkcí a moţností, včetně jedinečného vizuálního záţitku.

Obr. 30, 31 Profesionální řešení pomocí LED panelů od firmy Traxon V

soukromých

interiérech

je

reálnější

vyuţití

jednodušších

neprogramovatelných LED panelů, které přesto poskytují zajímavé dekorativní osvětlení a mohou být jak v barevném provedení s moţností regulace barev, tak v provedení bílé barvy s nastavitelnou teplotou chromatičnosti od teplé po chladnou bílou.

Obr. 32, 33 Vyuţití LED panelů pro dekorativní osvětlení v domácnosti

25

Orientační osvětlení Orientační osvětlení bývá umístěno v komunikačních zónách interiéru nebo jím jsou osvětleny důleţité prvky v interiéru. Do této skupiny patří také osvětlení v nábytku (např. osvětlení vnitřních prostor skříní, šuplíků a polic).

Obr. 34, 35 Osvětlení schodů a madla pomocí LED pásků Také pro tuto skupinu osvětlení jsou LED svítidla velice vhodná a hojně vyuţívaná. V komunikačních zónách se vyuţívají bodová svítidla zabudovaná v nízké výšce osvětlující podlahu a upozorňující na případné překáţky a nerovnosti. Je moţné také uţití LED pásků pro efektivní nasvícení chodeb, ať uţ u podlahy nebo u stropu. Výhodou řešení orientačního osvětlení pomocí LED je vysoká efektivita, nízké provozní náklady a fakt, ţe při správné instalaci nedochází k oslňování. To je uţitečné zejména v noci, kdy je zrak adaptován na špatné světelné podmínky a díky účelnému řešení pomocí LED s niţším výkonem se nemusí zrak tolik přizpůsobovat jako v případě pouţití hlavního osvětlení a zároveň jsou zřetelně indikovány případné překáţky v cestě. Díky nerušivému osvětlení tak člověk v noci můţe například lépe a rychleji dosáhnout spánku.

26

Obr. 36, 37 Orientační osvětlení pomocí LED v komunikační zóně

3. Principy a ukázky aplikace LED v nábytku 3.1. Nábytková LED svítidla Nábytková svítidla jsou v poslední době čím dál více vyuţívána také v soukromých interiérech. Dekorativní účel svítidel osvětlujících zboţí na policích a vitrínách v obchodech se postupně změnil ve funkční účel svítidel ve vnitřních prostorech skříní a zásuvek. Existují různé světelné zdroje, které se v osvětlování nábytku běţně pouţívají, ale dynamicky se rozvíjející segment LED osvětlení má právě v této kategorii svítidel mnohé výhody oproti jiným světelným zdrojům. Díky svým malým rozměrům jsou LED ideální pro tvorbu nábytkových svítidel, která působí nenápadně a skrytě bez vlivu na jejich funkčnost. Jelikoţ jsou tato svítidla napájena bezpečným napětím, většinou o velikostech 12 V aţ 24 V, je i jejich celková elektroinstalace bezpečnější. I přes tvrzení, ţe jsou LED zdrojem chladného světla, dochází zejména u vysoce výkonných diod s příkonem v jednotkách wattů k zahřívání, a je proto potřeba dodrţovat montáţní předpisy pro jednotlivé typy svítidel. Proto jsou tato svítidla navrhována tak, ţe jejich konstrukce, většinou z hliníku, zároveň slouţí jako rozvaděč přebytečného tepla do okolí a samotnou diodu tak účinně chladí. Díky všem těmto vlastnostem LED je moţné vyrábět designérsky propracovaná řešení nábytkového osvětlení z pohledu funkčnosti i estetiky. Výsledné osvětlení je tak velice decentní, úsporné, funkční, bezpečné a dekorativní. 27

Obr. 38 Znázornění konstrukčního řešení a rozměrů jednotlivých LED svítidel na příkladu kuchyňské linky

28

Obr. 39 Různé typy LED svítidel do skříní, polic a zásuvek Všechna svítidla musí být vybavena příslušným certifikátem pro montáţ do nebo na hořlavý podklad a měla by být instalována odborníkem. Další věcí, které by se měla věnovat pozornost, je samotné ovládání osvětlení. K nejčastějším způsobům patří dveřní spínač, který zapne a následně vypne osvětlení otevřením dveří skříně.17

Obr. 40, 41 Osvětlení úloţných prostorů pomocí LED Jedním z nejvariabilnějších způsobů osvětlení jsou LED pásková svítidla. Základním stavebním prvkem je LED pásek určité délky osazený pravidelným počtem diod a je vybaven připojovacími kontakty z obou stran. Pásky je tak moţné zapojovat za sebe a vytvářet libovolně dlouhé osvětlovací prvky. LED pásky jsou sestaveny z jednotlivých LED (převáţně typu SMD) a odporů umístěných na plošném spoji. Pásek můţe být uloţen v plastovém izolačním nebo hliníkovém profilu, podle toho rozlišujeme pásky na ohebné (flexibilní) a neohebné. Dále můţe být povrch pásku pokryt průhledným tvrdým plastem nebo můţe být součástí hliníkového profilu také difuzor, který dokáţe díky svému matnému povrchu světlo z jednotlivých diod rozptýlit, a tak vytvořit kompaktnější vzhled vyzařovaného světla. 17

Osvětlení skříní. [online]. [cit. 2010-04-05]. Dostupný z WWW:

29

Obr. 42, 43 Porovnání LED páskových svítidel. Vlevo je uloţen v čirém plastovém izolačním profilu, vpravo je v hliníkovém profilu s matným difuzorem V praxi uţ v podstatě záleţí jen na poţadavcích zákazníka, kde všude se rozhodne tato svítidla nainstalovat. Speciální kuchyňská svítidla jsou navrhována na nejpouţívanější šířku skříněk a polic 60 cm a jsou tedy lehce zabudovatelná. Ostatně variabilita pásků dokáţe vyhovět poţadavkům kaţdého zákazníka. Všechny druhy LED svítidel se instalují buď zabudované do vyfrézovaných dráţek a otvorů nebo přivrtané či přilepené k povrchu nábytku. Primárně plní funkci orientačního osvětlení, ale pokud je instalujeme do průhledných skříněk a vitrín nebo do policových systémů, poskytují téţ funkci dekorativního osvětlení.

Obr. 44, 45 Zapuštěné a nezapuštěné řešení osvětlení kuchyňské linky

3.2. Infračervené řídící vypínače a jednotky LED můţeme vyuţívat nejen pro osvětlování, ale také pro ovládání svítidel. Speciální LED senzor dokáţe snímat dotyk lidské ruky přímo na diodu nebo i přes vrstvu skla. Řídící jednotka následně zpracovává signál z LED senzoru vysílající infračervené záření a řídí osvětlení. Výsledné řešení je velice nenápadné a přitom efektivní, neboť svítící dioda senzoru má funkci orientačního osvětlení a je tedy okamţitě dostupná zejména i ve tmě či slabých světelných podmínkách.

30

Obr. 46 Osvětlení zrcadla pomocí LED pásků se spínacím LED senzorem

Obr. 47, 48 Schéma spínání svítidla pomocí LED senzoru; LED senzor s řídící jednotkou Dalším typem infračerveného vypínače jsou bezdotykové spínací jednotky. Bezdotyková řídící jednotka slouţí k řízení světel spojených s otevíráním zásuvek, dveří, apod. Jednotka svítidla při otevření zásuvky nebo dveří sepne a po zavření s nastavenou prodlevou 5 sekund sama osvětlení vypne. V případě, ţe je svítidlo v zapnutém stavu bez pohybu 30 minut, logický obvod uvnitř jednotky sám svítidla i bez zavření dveří či zásuvky vypne. Jedná se o tzv. dětskou pojistku.18

18

Katalog svítidel. Katalog firmy Wenzel [online]. [cit. 2010-04-06] 86 str. Dostupný z WWW:

31

Obr. 49 Bezdotyková řídící jednotka s infračervenými LED Jiný typ infračervené řídící jednotky slouţí jako bezdotykový vypínač s citlivostí senzoru omezenou na vzdálenost 100mm. Řídící jednotka reaguje na pohyb v okolí senzoru pouze v jeho bezprostřední blízkosti, například mávnutím ruky. Při zaznamenání pohybu se přepne do polohy zapnuto a při zaznamenání dalšího pohybu se přepne do opačné polohy, tedy vypnuto.19

4. Ukázky aplikace LED v interiéru

Obr. 50 Dekorativní osvětlení pomocí LED při zapnuté televizi

19

viz poznámka č. 15

32

Obr. 51, 52 Expozice firmy Alnus na Mobitexu 2010; Obývací pokoj osvětlený LED

Obr. 53 Profesionální řešení pomocí LED osvětlení od firmy Traxon

33

Obr. 54 - 56 Profesionální řešení LED osvětlení firmou Osram ve veřejných interiérech

34

5. Vývoj technologie a možnosti v budoucnosti 5.1. Vývoj LED Na vývoji LED pro osvětlení se pracuje od zkonstruování první bílé LED v roce 1999 a hledají se nové způsoby emitování světla. Oproti laboratorně testovaným vzorkům výkonnost LED v praxi dosahuje asi 50%, protoţe u současného nejpouţívanějšího řešení emitace světla pomocí luminoforu se velká část fotonů nikdy nevyzáří kvůli odrazům mezi jednotlivými vrstvami s rozdílnými hodnotami indexu lomu, kterými foton při vyzáření prochází. Řešení se nachází v pouţití fotonických krystalů, které dokáţou velmi dobře ovlivňovat průchod světla. Vyuţívání nových technologií a materiálů vede k navyšování měrného výkonu LED aţ na cílovou hodnotu 250lm/W. Díky kaţdoročně vyššímu podílu LED na trhu a sniţování výrobních nákladů postupně klesá i cena a LED technologie si tak buduje pevné základy k prvenství na poli úsporného osvětlení. V současnosti se jedná často o předraţené řešení s nepřesvědčujícím výkonem, zejména v oblasti hlavního osvětlení, ovšem uţ v horizontu 2 let by LED měly být plnohodnotnou náhradou za klasickou ţárovku v mnohem rozumnější cenové hladině.

5.2. Technologie OLED Organic Light Emitting Diode, česky nazývaná Organická LED je principiálně velice podobná technologii LED, ovšem výsledným řešením se velice liší. Hlavním rozdílem oproti LED je to, ţe světlo je emitováno vrstvou organických polymerů, kterou prochází elektrický proud. Princip a první řešení organických polymerů emitujících světlo bylo představeno v roce 1996.

Obr. 57, 58 Sloţení OLED a porovnání tloušťky OLED s tloušťkou lidského vlasu 35

Konstrukce OLED je velice tenká, aktivní vrstva má tloušťku pouhých 200 nm a doslova se „tiskne“ na zvolený podklad. Díky této technologii výroby je moţné vyrábět panely dokonce i nepravidelných tvarů. Jedná se na rozdíl od LED o plošný zdroj světla, čehoţ se v budoucnu náleţitě vyuţije, jelikoţ bude moţné vyrobit svítidlo libovolné velikosti. Výsledná tloušťka OLED panelu tedy závisí pouze na tloušťce a typu zvoleného obalu chránícího aktivní vrstvu. Nejčastěji se pouţívá sklo nebo plasty různých tloušťek, coţ znamená, ţe panel můţe být ohebný. Díky své malé tloušťce můţe být navíc aktivní vrstva průhledná, z čehoţ plyne moţnost vyrábět transparentní světelné panely, které jsou ve vypnutém stavu průhledné a při zapnutí svítí. Okamţitě se nabízí moţnost aplikace v okně, kdy by po západu slunce transparentní OLED panel nahrazoval funkci přirozeného osvětlení. Záleţí pouze na materiálu, na který je aktivní vrstva nanesena. Při pouţití hliníkové folie můţe svítidlo plnit funkci zrcadla.

Obr. 59 - 61 Vlevo prototyp transparentního OLED panelu; vpravo OLED panely a jejich tloušťka V současnosti uţ existuje na trhu první OLED svítidlo. Firma OSRAM uvedla na trh v listopadu 2009 svítidlo Orbeos. Jedná se o kulatý panel o průměru 88 mm, s měrným výkonem 23 lm/W, teplotou chromatičnosti 2800 K a indexem Ra = 80. Ţivotnost je odhadována na 5000 hodin. Pořizovací cena je v přepočtu asi 6500 Kč.

36

Obr. 62, 63 OLED svítidlo Orbeos a designová studie stropního svítidla Technologie OLED otvírá nové moţnosti řešení designu, funkce a účelu svítidel. V současnosti dosahované hodnoty svítidel jsou nedostatečné, ale musíme si uvědomit, ţe se jedná o mladou technologii, jejíţ výkonnostní limity v intenzitě osvětlení, ţivotnosti a dalších parametrech by měly být stejné jako u LED. Reálný odhad masivního rozšíření OLED panelů na trhu s osvětlením je asi 8 let. Podobně jako u LED se jedná o svítidlo šetrné k přírodě, které po dosaţení hranice ţivotnosti půjde snadno recyklovat a neobsahuje ţádné nebezpečné látky. Jelikoţ se jedná o plošný zdroj světla, bude osvětlení místnosti mnohem rovnoměrnější a vzniklé stíny budou velmi měkké, coţ také pozitivně ovlivňuje únavu očí. Nabízí se tedy vyuţití na pracovištích, jako pracovní osvětlení, ale také hlavní osvětlení v interiérech s funkcí plynulé regulace jasu i teploty chromatičnosti.

Obr. 64 Vizualizace interiéru s pouţitím OLED svítidel 37

Teprve čas nám ukáţe, které inovativní řešení jsou v praxi pouţitelné a které jsou naopak přehnané nebo nerealizovatelné. Hlavním úkolem LED a OLED je poskytnout úsporné osvětlení, které šetří nejen naše peníze, ale díky niţší spotřebě elektřiny také sniţuje spotřebu fosilních paliv a s tím související emise CO2 a dalších skleníkových plynů, a v neposlední řadě výroba svítidel z materiálů šetrných k ţivotnímu prostředí, které budou recyklovatelné.

38

IV.

ZÁVĚR I přes některé nedostatky je pravděpodobné, ţe se jiţ v nejbliţší době stane

LED nejvyuţívanějším světelným zdrojem pro osvětlování soukromých i veřejných interiérů. Ze všech překáţek je zatím největší vysoká pořizovací cena, která zákazníka odradí při nákupu i přes návratnost financí v podobě ušetřené elektrické energie a téměř nulové údrţby po celou dobu dlouhé ţivotnosti. V horizontu dvou let by se měli LED svítidla vyrovnat měrným výkonem klasickým ţárovkám, díky čemuţ dojde k masovějšímu prodeji a nahrazování dnes uţ nevyhovujících zdrojů světla. To povede k zvětšování objemu výroby a tím ke sniţování výrobních nákladů, coţ se odrazí i ve výsledné ceně svítidla. V oblasti orientačního a dekorativního osvětlení jsou na tom LED o poznání lépe a díky svým vlastnostem si vydobyly pevné místo mezi ostatními zdroji světla. Jelikoţ se jedná o svítidla s malým měrným výkonem, jsou výrobní technologie o poznání levnější a jejich výrobou se zabývá více výrobců. Je však třeba rozlišovat kvalitní a nekvalitní výrobky, mezi kterými můţe existovat značný cenový ale hlavně kvalitativní rozdíl. Jelikoţ se jedná o důleţitý světelný zdroj budoucnosti, je potřeba šířit osvětu v oblasti ekologického a energeticky úsporného způsobu svícení. Jiţ dnes jsou na trhu dostupné stovky typů LED svítidel, často velice rozdílné kvality, a neinformovaný spotřebitel se v této nabídce snadno ztratí. Pod nátlakem obchodních sloganů a marketingových triků nakoupí výrobek, který zdaleka nedostojí očekávání a na celou kategorii úsporných svítidel si udělá negativní názor. V dnešní době je nejefektivnější vyuţití LED spolu s dalšími úspornými světelnými zdroji, například kompaktními zářivkami a halogenovými svítidly, kdy nám toto kombinované řešení poskytne nejlepší výsledek za co moţná nejniţší pořizovací a provozní náklady. Nekvalitní nebo nesprávně instalované osvětlení má špatný vliv na zdraví očí a psychiku člověka. Proto je dobré obrátit se na odborníka, který dokáţe navrhnout osvětlení interiéru tak, aby člověku bylo co nejvíce k uţitku.

39

V.

SUMMARY It is likely that in the near future LED will be the most used light source to

illuminate private and public interiors. Today, the largest obstacle is high purchase price, which discourages the customer to buy, despite the return of finance in the form of savings in electricity and nearly zero maintenance throughout a long life. In the next two years LED should reach light power of incandescent bulbs, which will increase sales and replacing the non-compliant light sources. This will lead to increase in volume production, thus reducing production costs, which will be reflected in the final price of the lamps. The volume of production will increase and production costs will reduce, which will be reflected in the final price of the lamps. In orientation and decorative lighting have LED solid place among the other light sources due to its properties. Because of low power, manufacturing technologies are cheaper and with their production deals several manufacturers. However, it is necessary to distinguish between good and poor quality products, among which there may be significant price and qualitative difference. Since it is an important future source of light is needed to spread information about environmental and energy efficient way of lighting. Today are available on the market hundreds of types of LED lights that are often very different quality, and the uninformed consumer can be lost easily. Under pressure of commercial slogans and marketing tricks buy a product that not meet his expectations, and the entire category of energy-saving lighting can make a negative view to him. Today is the most efficient use of LEDs along with other energy-saving light sources, such as compact fluorescent and halogen lamps, which is combined solution that provides the best result at the lowest possible price and operating costs. Poorquality or improperly installed lighting has a bad influence on eye health and the human psyche. Therefore, it is good to refer to expert who can design the interior lighting in the most useful way.

40

VI.

SEZNAM PUŽITÉ LITERATURY A CITACÍ

Literatura CHALUPSKÝ, Ladislav. [cit. 2010-04-04]. Světlo a svítidla. 1. vyd. Praha: SNTL, 1981. 164 s. ISBN 04-314-81 MONZER, Ladislav. [cit. 2010-03-31]. Osvětlení a svítidla v bytech. vyd. Grada Publishing, 1998. 136 str.. ISBN 80-7169-620-X HÁJEK, V. Ergonomie v bytě, v projektu a v praxi. 1. vyd. Praha: Sobotáles, 2004. 125 s. ISBN 80-86817-00-8 BRUNECKÝ, P. Domiciologie - nauka o obývaném prostředí. 1. vyd. Brno: MZLU, 1998. 167 s. ISBN 80-7157-307-8 PETROUŠEK, Martin. Traxon Technologies. Firemní prezentace. 2010. 81 str. LILO 2010 – Systémová řešení osvětlení s vyuţitím LED. Firemní katalog OSRAM. 220 str. Prezentace svítidel. Katalog firmy Elektra. 2008. 31 str.

Internetové zdroje Katalog svítidel. Katalog firmy Wenzel [online]. [cit. 2010-04-06] 86 str. Dostupný z WWW: DVOŘÁČEK, Vladimír. Časopis Světlo 5/2009 [online]. [cit. 2010-03-25]. Dostupný z WWW: HABEL, Jiří. Časopis Světlo 6/2009 [online]. [cit. 2010-03-25]. Dostupný z WWW: Wikipedia [online]. [cit. 2010-04-04]. Dostupný z WWW: E-light.cz [online]. [cit. 2010-03-29]. Dostupný z WWW: < http://www.elight.cz/news/view.php?id=157> Wikipedia [online]. [cit. 2010-04-03]. Dostupný z WWW: FKtechnics. [online]. [cit. 2010-04-03] Dostupný z WWW:

41

Osvětlení skříní. [online]. [cit. 2010-04-05]. Dostupný z WWW: Katalog firmy Traxon. Lighting systems and solutions. [online]. 88 str. Dostupný z WWW: http://www.osram.cz/ http://www.wenzel-sro.cz/ http://www.traxontechnologies.eu/ http://www.odbornecasopisy.cz/ http://www.zeroombra.it/ http://cs.wikipedia.org/ http://www.svethardware.cz/ http://www.osvetle.cz/ http://www.i-ekis.cz/ http://www.ledkovezarovky.cz/ http://www.lighting.philips.com/cz_cs/ http://www.posvitime.cz/ http://www.e-architekt.cz/ http://www.e-light.cz/ http://www.elektra.de/ http://www.habartline.cz/

42

VII.

SEZNAM OBRÁZKŮ

Obr. 1 Emisní spektrum vybraných barevných LED Obr. 2,3 detail LED a schematické znázornění Obr.4,5 Různé tvary kloboukovitých LED Obr. 6,7 Schematické znázornění a reálný tvar vysoce výkonné LED Obr. 8 Vysoce výkonná LED s příkonem 50W a svítivostí 3250lm Obr. 9,10 SMD LED a její aplikace na barevném LED pásku Obr. 11 Porovnání svítivosti originálního LED svítidla a kopie po 3 měsících provozu <archiv autora> Obr. 12 Závislost parametrů LED na teplotě okolí Obr. 13 Příklad binningu barevných LED Obr. 14 Tabulka indexu barevného podání u různých světelných zdrojů Obr. 15 Stupnice teploty chromatičnosti Obr. 16 Srovnání energetické účinnosti u různých světelných zdrojů Obr. 17 - 19 Schéma a skutečný tvar LED ţárovky s paticí E27 Obr. 20 Porovnání provozní teploty u klasické ţárovky a halogenové ţárovky a jejich ekvivalentu v podobě LED světelných zdrojů Obr. 21 Závěsné svítidlo o výkonu LED 3 x 7,5W Obr. 22,23 Ukázka stolních LED svítidel Obr. 24 - 26 LED svítidlo Living colours s dynamickým řízením barvy světla Obr. 27 Schéma instalace softwarově řízeného LED osvětlení podle firmy OSRAM Obr. 28, 29 Bodové dekorativní LED osvětlení v interiéru Obr. 30, 31 Profesionální řešení pomocí LED panelů od firmy Traxon Obr. 32, 33 Vyuţití LED panelů pro dekorativní osvětlení v domácnosti Obr. 34, 35 Osvětlení schodů a madla pomocí LED pásků Obr. 36, 37 Orientační osvětlení pomocí LED v komunikační zóně Obr. 38 Znázornění konstrukčního řešení a rozměrů jednotlivých LED svítidel na příkladu kuchyňské linky <archiv autora> Obr. 39 Různé typy LED svítidel do skříní, polic a zásuvek <archiv autora> Obr. 40, 41 Osvětlení úloţných prostorů pomocí LED pásků Obr. 42, 43 Porovnání LED páskových svítidel. Horní je uloţen v plastovém izolačním profilu, spodní je v hliníkovém profilu s matným difuzorem <archiv autora> Obr. 44, 45 Zapuštěné a nezapuštěné řešení osvětlení kuchyňské linky < http://www.wenzel-sro.cz/> Obr. 46 Osvětlení zrcadla pomocí LED pásků se spínacím LED senzorem <archiv autora> Obr. 47, 48 Spínání svítidla pomocí LED senzoru; LED senzor s řídící jednotkou < http://www.wenzelsro.cz/> Obr. 49 Bezdotyková řídící jednotka s infračervenými LED < http://www.wenzel-sro.cz/> Obr. 50 Dekorativní osvětlení pomocí LED při zapnuté televizi Obr. 51, 52 Expozice firmy Alnus na Mobitexu 2010; Obývací pokoj osvětlený LED <archiv autora> Obr. 53 Profesionální řešení pomocí LED osvětlení od firmy Traxon Obr. 54 - 56 Profesionální řešení LED osvětlení firmou Osram ve veřejných interiérech Obr. 57, 58 Sloţení OLED a porovnání tloušťky OLED s tloušťkou lidského vlasu Obr. 59 - 61 Vlevo prototyp transparentního OLED panelu; vpravo OLED panely a jejich tloušťka Obr. 62, 63 OLED svítidlo Orbeos a designová studie stropního svítidla Obr. 64 Vizualizace interiéru s pouţitím OLED svítidel < http://www.oled-info.com/>

43